(57)【要約】  電力コンバータ、およびそのような電力コンバータによって駆動されるマイクログリッドであって、コンバータは、好ましくはＤＣ型信号への変換なしに、直接ＡＣ波形上で動作する比例コントローラによって制御され、好ましくは比例コントローラに固有の誤差を除去するために電圧補償を用い、かつ好ましくは電圧補償における個々の位相ＲＭＳ電圧を用いて、どんな負荷条件下でも通常動作を可能にする。１つまたは２つの位相の不足電圧は、すべての位相の電圧を調整することによって自動的に補償されて平衡を保持する。モータ負荷のライン始動は、自動的に検出され、システムの他の制御関係とは別に周波数ドループを駆動することで、できるだけ迅速にライン始動動作を完了する。
2019510460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力コンバータを運転する方法であって、
時間に対する正弦波依存性を有する変化する基準値に対する電力コンバータの出力を測定することと、
前記測定する工程に応じて、積分成分を含まない純比例制御関係を使用して前記コンバータに対する第１出力指令を生成し、追加の制御関係を使用して、測定された電気値の大きさに基づいて前記出力指令を調整してオフセット誤差を除去することにより、各位相のための調整された出力指令を生成することと、
前記測定する工程が過電流値を示す場合に、時間に対する正弦波依存性を有し変化する値に電流を制限する電流制限運転を開始することと、
１つまたは２つの位相が障害状態を示す場合、その他の位相の前記調整された出力指令を減少させることにより異なる位相の平衡を回復させることと、
前記調整された出力指令を制御入力として前記コンバータに送ることと、を備える方法。
【請求項２】
前記追加の制御関係がＰＩ制御関係である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電流制限運転が、合成電流に適用されると共に、個々の単相にも個別に適用される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記コンバータが、電力パケット交換コンバータである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
電力コンバータを運転する方法であって、
時間に対する正弦波依存性を有し変化する基準値に対する電力コンバータの出力を測定することと、
前記測定する工程に応じて、積分成分を含まない純比例制御関係を使用して前記コンバータに対する第１出力指令を生成することと、
追加の制御関係を使用して、測定された電気値の大きさに基づいて前記出力指令を調整してオフセット誤差を除去することにより、調整された出力指令を生成することと、
前記調整された出力指令を前記コンバータに送ることと、を含む方法。
【請求項６】
前記追加の制御関係がＰＩ制御関係である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記測定する工程が少なくとも１つの位相の前記電圧の測定を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記コンバータが、電力パケット交換コンバータである、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
電力コンバータを運転する方法であって、
電圧および／または電流フィードバックに応じて電力出力を制御することを備え、
前記電力出力は、前記コンバータに対する出力指令を提供する積分成分を含まない比例制御関係によって最低レベルで制御され、
積分項を含む追加の制御関係が前記出力指令を調整してオフセット誤差を除去する、方法。
【請求項１０】
前記コンバータが、電力パケット交換コンバータである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
電力コンバータを運転する方法であって、
時間に対する正弦波依存性を有し変化する基準値に対する前記コンバータの少なくとも１つの出力を測定することと、
前記測定する工程に部分的に基づいて前記コンバータの運転を制御することと、
その一方で、前記測定する工程が過電流値を示す場合に電流制限運転を開始することと、を含み、
前記電流制限運転は、時間に対する正弦波依存性を有し変化する値に電流を制限する、方法。
【請求項１２】
前記電流制限運転が、合成電流に適用されると共に、個々の単相にも個別に適用される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記電流制限運転が、合成電流に適用されると共に、前記合成電流が範囲内にある場合には、個々の単相にも適用される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記コンバータが、電力パケット交換コンバータである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
電力コンバータを運転する方法であって、
個々の位相の瞬時出力測定値と時間に対する正弦波依存性を有し変化する基準値との差を用いて、前記マイクログリッドに電力を供給する少なくとも１つの電力コンバータに送信するための指令値を生成することと、
測定出力と指令出力の値の比較を用いて前記指令値を修正することにより、修正された指令値を生成することと、
前記修正された指令値に部分的に基づいて前記電力コンバータの動作を制御することと、を備え、さらに、
１つまたは２つの位相が障害状態を示す場合、その他の位相の前記指令電圧を下げることにより異なる位相の平衡を回復させる平衡化運転を備える、方法。
【請求項１６】
前記瞬時出力測定値が、少なくとも１つの位相の前記電圧である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記コンバータが、電力パケット交換コンバータである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
マイクログリッドを運転する方法であって、
複数の電力コンバータそれぞれにおいて、時間に対する正弦波依存性を有する変化する基準値に対する前記コンバータの出力を測定し、前記測定の工程に応じて、積分成分を含まない純比例制御関係を使用して前記コンバータのための出力指令を生成しと、追加の制御関係を使用して、測定された電気値の大きさに基づいて前記出力指令を調整してオフセット誤差を除去することにより、調整された出力指令を生成することと、
少なくとも２つの並列の前記電力コンバータから電力を局所電源配線に供給することと、を備え、
前記制御動作が、他の構成要素からの介入なしに、前記コンバータを自動的に並列に安定して運転する、方法。
【請求項１９】
前記追加の制御関係がＰＩ制御関係である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記測定の工程が少なくとも１つの位相の前記電圧の測定を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記コンバータが、電力パケット交換コンバータである、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［相互参照］
本出願は、米国仮出願第６２／３１５,４４７号、第６２／３２６,６６０号、第６２／３２６,６６２号、第６２／３２９,０５２号、第６２／３６０,７８３号、第６２／３６０,７９８号、第６２／３６０,８６０号および第６２／３６０,６８２号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を参照することにより本出願に援用する。
【０００２】
［背景］
本出願は、マイクログリッド電力ネットワークおよびコンバータの制御に関する。
以下に論じる点は、開示された発明から得られた後知恵を反映している可能性があり、必ずしも先行技術と認められるわけではないことに留意されたい。
【０００３】
［背景：マイクログリッド］
技術開発の重要な分野は、大規模な電力グリッドから独立して負荷が供給されるマイクログリッドである。本出願では、用語「マイクログリッド」は、供給源および負荷の両方を含み、地域または大陸規模のより大きな電力グリッドから少なくとも時々隔離される局所電力ネットワークを指すのに使用される。一般的に、マイクログリッドは、数キロメートルを超える距離にわたって延在することはなく、多くの場合、ずっと小さい。マイクログリッドは、より大きな電力グリッドへの任意の接続を含む場合が多い。
【０００４】
完全な電力グリッドは、およそギガワットオーダーの電源を備えることもあるが、多くの場合、ずっと小型の電源が局所的に有用であり得る。そのようなより小型の「バックアップ」電源は、長い間、電力工学の重要なツールであった。今日、伝統的にバックアップ電源が利用されていた設備のほとんどは、マクログリッド、すなわち、より制御され、より包括的に設計された電源アーキテクチャに移行している。例えば、電力グリッドからの制御不能な切断の対象となる農村部のコミュニティは、グリッド接続が失敗したとき、より高い限界費用で電力を供給することができるバックアップ発電機を備えることができる。このような場合、マイクログリッド機能は、グリッド接続が機能していないときに局所的な供給源から局所的な負荷に安定かつバランスの取れた電源を提供できるだけでなく、グリッド接続が機能しているときには電力調整を改善でき、グリッド電力が復活したときには、迅速に再接続できる。別の例としては、病院は、通常、グリッド電力に障害が起きた場合、少なくとも手術室および生命維持装置、場合によっては病院全体に、電源を供給するために十分に大きいバックアップ発電機を有している。別の例としては、大型船舶または海上プラットフォームにおける船内電力需要はマイクログリッドの適用と考えることができる。別の例では、非常に離れた場所（島など）でのプロジェクト開発では、多くの場合、マイクログリッドの建設が必要になる。別の例としては、グリーンエネルギーをサポートする企業、またはグリーンエネルギーが経済的に魅力的な場所にビルを所有する企業は、ソーラーパネルまたは風力発電機によって給電される蓄電池群から電力を現地調達することができる。
【０００５】
ｋＷ時当たりの電池貯蔵が安くなるにつれて、蓄電池群は、バックアップ発電機に付属するものとしてより重要になってきている。さらに、多くの事業運営が、衰退するインフラに地理的に拡張される（またはさらされる）につれて、地方の電源の資本コストは、多くの場合、より魅力的になってきている。これにより、多くの分野でますます一般的になってきている停電または電圧低下に耐える事業運営が可能になる。
【０００６】
この傾向は、電力パケット交換アーキテクチャコンバータ（「ＰＰＳＡ」コンバータ）の出現で、「ユニバーサル」電力コンバータが使用可能になったことにより加速されている。これらのコンバータは、電圧変換だけでなく、周波数変換、力率補正、多相変換、位相シフト、ＤＣからの反転、およびその他多くの機能を可能にする。
【０００７】
Ｉｄｅａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｉｎｃ.による３０Ｂ電力コンバータは、本出願の優先日より前に出荷された。この電力コンバータは、純比例最内制御ループを含み、それにより各位相上の出力電圧の瞬時値は、その目標値が電力ライン周波数の周期中に変化する際に、迅速に調整された。しかしながら、このコンバータは、純粋な比例制御システムに特徴的なゼロでない永続的な誤差を補正する方法を備えていなかった。
【０００８】
［アイランド型マイクログリッド］
より大きなグリッドに接続されていないマイクログリッドは、「アイランド型」と称される。マイクログリッドがアイランド型である場合、例えば、時間帯に応じて需要が変化するため、追加の電源をオンラインにすることが望ましいことがある。両方の電源がスマート電力コンバータを介してグリッドに接続されている場合には、いくつかの驚くべき難点があり得る。
【０００９】
すでに運転しているコンバータからのコンバータ開放要求により、アイランド型マイクログリッドシステムに加わるコンバータに関連する整定時間が存在する。この結果、すべてのコンバータが新しい電力需要に落ち着く。
【００１０】
［背景：電気モータの始動］
小型モータを始動する最も簡単な方法は、「ライン始動」、すなわち、モータ端子をただ（低電圧）電源ラインに直接接続することである。ライン始動モータは、公共事業ネットワークにとっての課題である。モータがライン電圧から始動されるときの「突入」電流は、銘板値を５倍以上超える可能性がある。したがって、例えば、５０Ａモータは、始動時に２５０Ａ〜３５０Ａの範囲で何かを命令するだろう。さらに、これらの突入電流は、ほぼ純粋に反応性であり、高電流状態は１秒以上持続することがある。
【００１１】
公共事業グリッドから電源が来る場合、そのような過渡過電流は、通常、顧客の計器への電源を降圧する変圧器によって、許容され得る。そして、この突入中の遮断を避けるために、スローブローヒューズまたはブレーカが、通常、顧客側で使用される。したがって、この突入電流は、電力をグリッドから引き込む場合、管理可能な課題である。しかしながら、この過渡過電流は、マイクログリッドにおいて、特に電源が１つ以上の電力コンバータを介して引き込まれる場合に、より重大な問題を提示する可能性がある。例えば、電流制限が１５０Ａのネットワークに５０Ａモータを接続するのには問題があるだろう。マイクログリッド電源が必要とする電流を供給することができないからである。
【００１２】
従来の誘電モータコントローラ（「ＶＦＤ」）は、より効率的なモータ制御のために、通常、電圧と周波数の両方を変化させる。モータが期待される速度に達すると、同期したモータ速度は励磁周波数（または少量のずれを差し引いたライン周波数）に直接関連する。
【００１３】
［ＡＣ電圧の比例制御を備えたマイクログリッドアーキテクチャ（ＩＰＣ−２７６）］
本出願は、他の技術革新の中でも、１つ以上の電力コンバータを介してマイクログリッドに電力を供給するマイクログリッドアーキテクチャを教示する。電力コンバータは、内部ループが、ＡＣ電圧波形（およびコンバータの出力端末上に存在する任意の追加の高調波成分）で直接動作可能な比例制御ループである、制御アーキテクチャを用いて制御される。比例コントローラにおける固有のオフセット誤差を克服するために、ＲＭＳ電圧補償が比例コントローラループの周りに配置される。ＲＭＳ電圧補償ループは積分を含み、必要に応じて「ＰＩ」（比例／積分）または「ＰＩＤ」（比例／積分／微分）ループであり得る。電圧補償ループの積分結果は基準ＲＭＳ値に戻されて加算されて、ＲＭＳ指令値が作成される。その後、ＲＭＳ指令値は、ＡＣ波形に変換されて比例コントローラで使用される。
【００１４】
さらなる革新的な特徴は、ＲＭＳ電圧補償方式が個々の位相それぞれに独立して適用されることである。これにより、不平衡な出力電圧を発生させることなく、不平衡負荷をマイクログリッドに接続できる。
【００１５】
［正弦波電流制限付きマイクログリッドアーキテクチャ（ＩＰＣ−２８１）］
以下に記載のマイクログリッド電力コンバータは、正弦波量で動作できる。この革新的な側面の１つは、正弦波電流制限の使用である。これは、ＤＣ量ではなくＡＣ量（正弦波）に作用する過電流保護手順である。
【００１６】
従来、すべての制限は「ハード」リミットである。指令値が制限値を超えても、出力は制限値を上回ることはできない。正弦波にこの種の方式を用いることにより、正弦波の上部が切り捨てられ、正弦波の「側部」をそのまま残した台形波が作成される。これはもはや正弦波ではなく、そのスペクトルは、高周波成分を多く含む。波形上の平坦なトップは、「クリッピング」の典型であり、著しい非線形性をもたらす。
【００１７】
対照的に、開示された正弦波電流制限は、正弦波のすべての部分に等しく適用される。これにより、コンバータの出力に、クリッピング歪みを含まない、電流制限された正弦波が生成される。
【００１８】
いくつかの実施例では（そして最も好ましくは）、この電流制限方法が、合成ＲＭＳ電流（三相電流）と個々の単相の両方に適用される。この場合、三相制限が単相制限より優先されるのが好ましい。
【００１９】
いくつかの実施例では（そして最も好ましくは）、正弦波電流制限制御手順は、正弦波制限方式で対応していない過負荷状態のための絶対制限で強化される。
［相電圧ドループに対する電圧平衡応答を備えたマイクログリッドアーキテクチャ（ＩＰＣ−２８２）］
電力ネットワークに生じる可能性のある別の問題は、位相不平衡、例えば、１つまたは２つの位相で障害が発生している場合、または重い負荷により、脚−脚または脚−接地インピーダンスのうちの一方が低下している場合である。本出願はまた、他の技術革新の中でも、個々の位相の過電流の間、マイクログリッドの三相電圧間の平衡（同じ大きさ）を維持するための新しい方法を教示する。
【００２０】
過電流事象（障害または過負荷）の間、個々の位相は電流制限に入り、その結果、電流制限位相で電圧が低下する。この場合に平衡を保つため、本出願はまた、平衡を維持するために残りの位相の電圧を下げることを教示する。この場合、新しい平衡した大きさは、元の平衡した大きさと同じではないことに留意されたい。これにより、三相すべてに接続された負荷が確実に平衡入力で動作する。
【００２１】
この方法は、いくつかの負荷ユニットが能動的電力電子コンバータを含む場合に特に有利であり、それは、これらのコンバータが、（十分な総電力が利用可能な場合）単純に、最終的な負荷に透過的に、電圧の低下を補償できるからである。
【００２２】
三相モータは、適切な界磁の励磁および回転を維持するための平衡負荷として動作するように意図されているために、同様に恩恵を受けることができる。特にモータが、関連する周波数で機械的に共振する要素に連結されている場合、モータ不平衡がモータの寿命を低下させる可能性がある。
【００２３】
ダウンサイドリスクは、過負荷が十分に厳しく、対応する電圧が十分に深く落ちると、利用可能な入力エネルギーの不足により、モータがライン周波数と同期しなくなる可能性があるということである。
【００２４】
［始動最適化を備えたマイクログリッドアーキテクチャ（ＩＰＣ−２８８）］
別の革新的な特徴は、電力コンバータを組み込んだ追加の電源を既存のアイランド型マイクログリッドに持ち込む処理を単純化することである。持ち込まれる電源のコントローラに関連する制御レジスタに特別な値をプリロードしておくことにより、同期時間がより速くなる。驚くべきことに、これに最適な制御レジスタの値は、システムが適応しなかった場合には制限外（過電圧）状態に相当する。電源投入時、コンバータはまず、アイランド型システムに加わるときに発生する整定時間中に、電力を書き出す。システムが始動すると、制御ループが初期設定値を変更するため、電力コンバータは、過電圧を実際に出力することはない。
【００２５】
［加速された周波数ドループを備えたマイクログリッドアーキテクチャ（ＩＰＣ−２７７）］
上述したように、モータ始動による過渡電流は、マイクログリッド設計の課題である。本出願に開示された発明の中には、マイクログリッドに過渡的な突入電流が生じたときに電力コンバータの過負荷を回避する方法がある。最も好ましい実施形態によれば、モータ始動は自動的に検出され、有効電力に対する無効電力の比が目標値を超えると、「スーパードループ」状態が開始される。スーパードループ状態の開始に際し、電力周波数は速やかにその最小値（例えば、一例では公称電力周波数の６０％）まで下げられる。システムがスーパードループ状態に留まるのを防ぐために、ロックアウト関係も使用される。
【００２６】
この欠点は、マイクログリッド上の機器の平衡が周波数および電圧の低下を被ることである。これが許容される適用においては、スーパードループ法が、過渡的な突入電流によるマイクログリッドネットワークの崩壊に対する追加的な保険を提供する。別の利点は、与えられた電力コンバータの定格に対して、より大きなおよび／またはよりハードスタートなモータ（ポンプモータなど）を使用できることである。別の利点は、マイクログリッドにおける与えらえたモータサイズ制限に対して、より定格の低い電力コンバータを使用できることである。
【００２７】
［相乗効果および利点］
本出願は、数多くの発明と共に、これらの発明すべてを含む好ましい実施形態を記載する。さらに、これらの発明の様々な組み合わせは相乗的に相まって結合し、また個々の発明および様々な部分的組み合わせには数多くの追加的な利点が存在する。様々な発明、その組み合わせおよび部分的組み合わせによれば、以下の一部またはすべての利点が達成される。
【００２８】
・平衡または不平衡負荷で動作するマイクログリッド。
・ネットワーク上に高調波歪みを誘発する負荷に耐えるマイクログリッド。
・歪みを生じる可能性の低い電流制限を行う電力コンバータ。
【００２９】
・双方向電力フローで動作するマイクログリッド。
・電圧および周波数ドループを共同で提供する、複数の並列コンバータの操作。
［革新的な教示の要約］
上述したように、本出願は多くの革新的な教示を含むが、そのすべてを一緒に使用する必要はなく、示されたのと全く同じ構成で使用する必要もない。クイックリファレンスとして、これらの点のいくつかは下記のとおりである。
【００３０】
・比例コントローラがＡＣ波形に基づいて直接動作する電力コンバータの運転および／またはそのような電力コンバータによって駆動されるマイクログリッドの運転であって、
−好ましくはＤＣ型信号：ＲＭＳ，ＤＱ、または他の変形への変換を含まず、
−好ましくは比例コントローラに固有の誤差を除くための電圧補償を使用し、
−好ましくはどんな負荷条件下でも正常動作を可能にするために、電圧補償において個々の位相のＲＭＳ電圧を使用し、
−上記コントローラに電圧および周波数ドループ能力を組み込む運転。
【００３１】
・平衡を保つために、１つまたは２つの位相の電圧低下が、すべての位相の電圧を調整することにより自動的に補償される、電力コンバータおよびそれらを含むマイクログリッド。これは特に、負荷要素または別のマイクログリッドへのブリッジが、ＰＰＳＡまたはこれに類する電力コンバータを介して電力を引き込む場合に有利である。
【００３２】
・モータ負荷のライン始動が自動的に検出され、且つ、ライン始動動作を可能な限り早く完了させるために、周波数ドループがシステム内の他の制御関係とは別に駆動される、電力コンバータおよびそれらを含むマイクログリッド。
【００３３】
・コンバータが能動的マイクログリッドに電力を供給し始める際に、コンバータの出力における過電圧に対応する値と共に、多層制御アーキテクチャにおける設定値がプリロードされる電力コンバータおよびそれらを含むマイクログリッド。これは、コンバータが実際に過電圧を出力することを防止する制御アーキテクチャ内で行われるが、プリロードにより始動は加速される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
開示された発明は、添付の図面を参照して説明され、重要な例示的な実施形態を示すと共に、参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】マイクログリッドシステムにおける、いくつかの革新的な特徴を含む電源コントローラのファームウェア構成要素を概略的に示す。
【図２Ａ】例示的な実施形態において、図１のファームウェアがどのようにハードウェア要素と組み合わされるかを示す。
【図２Ｂ】図１および図２Ａに見られる制限ブロックの実装例を示す。
【図２Ｃ】図１および図２Ａに見られるＲＭＳ計算ブロックの実装例を示す。
【図２Ｄ】図１および図２Ａに見られるドループステージの実装例を示す。
【図３】完全なマイクログリッドを形成するためのマイクログリッドシステムコントローラと複数の電力コンバータ／電源ユニットおよび電源ラインとの組み合わせの仕方の例を示す。
【図４Ａ】様々な負荷タイプが連続的に追加されるときに、図１〜図２Ｄに示すようなコントローラによって運転される電力コンバータの動作を示す。
【図４Ｂ】位相ごとの電圧および電流のグラフであって、どのように電力コンバータが高調波電流に応答するかを示している。
【図４Ｃ】回生からの移行中のコンバータの動作を示す。
【図４Ｄ】回生から負荷状態への移行の詳細図である。
【図４Ｅ】周波数および電圧のプロットであり、図１〜図２Ｄに示すようなコントローラによってそれぞれが運転される並列の２つの別個の電力コンバータが、異なる周波数設定点から開始したときであっても、集束する方法を示す。なお、これは、図３に示すようなシステムコントローラによる介入なしでも起こる。
【図４Ｆ】周波数設定点の不一致が非対称な負荷分担をもたらすことがあることを示す。
【図５】本明細書で教示されるような正弦波電流制限と、従来のハード電流制限との差異を示す。
【図６Ａ−６Ｄ】本明細書で説明されるように実装される電圧平衡化が、単相または二相の過負荷に対して適切な補償を可能にする方法を示す。
【図７Ａ−７Ｂ】マイクログリッド上の非常に大きなモータのライン始動による過電流からの迅速な回復を可能にするための、加速された周波数ドループの好ましい使用方法を示す。
【図８Ａ−８Ｃ】本明細書で説明されるような制御パラメータの修正によって、追加のコンバータがアイランド型システムに加わるとき、過渡的不安定性の持続時間がどのように減少するかを示す。
【図９】ハードウェア構成要素を含む電力パケット交換アーキテクチャの電力コンバータの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本出願の多数の革新的な教示を、現在の望ましい実施形態を特に参照しながら（限定ではなく例として）説明する。本出願はいくつかの発明を記載しているが、以下の記述のいずれも、請求項を限定するものとして一般的に解釈されるべきではない。
【００３６】
［アーキテクチャの概要］
図１は、マイクログリッドシステムにおける、いくつかの革新的な特徴を含む電源コントローラのファームウェア構成要素を概略的に示している。 
この例では、相電流の検出をフィードバック入力１０５として示し、相電圧の検出をフィードバック入力１０７として示している。電力コンバータのハードウェア構成要素への指令出力は、位相ごとの指令出力１０１として示されている（図３に示すマイクログリッドシステムコントローラは、後述するように、設定値をレジスタ１１２および１１４にロードすることができる。）。
【００３７】
電圧フィードバック入力は、ＲＭＳ−正弦コンバータ（ブロック１１８）の出力からの時変基準値と比較され、（ブロック１０７において）スケーリングされ、制限ステージ１０２を通過して出力１０１を生成する。この結果、制御関係の内部ループが形成される。なお、これは純粋な比例ループであり、いかなる積分も含まない。
【００３８】
電流フィードバック入力１０５は、ＡＢＣ−ＤＱ変換ブロック１２４に入り、電圧フィードバック入力１０７の周波数はＰＬＬ／角度生成ブロック１２２により監視される。この結果、（電圧のＲＭＳ値を使用して）スケーリングされ、かつ、（ブロック１６０Ａにおいて）周波数ドループの量および（ブロック１６０Ｂにおいて）電圧ドループの量を計算するために使用される信号が生成される。
【００３９】
測定された電圧１０７は、（ブロック１１０において）位相ごとのＲＭＳ値を生成するためにも使用され、ＲＭＳ値は、（ＰＩステージ１４２および制限器ステージ１４４を介して）供給されて、上述したような外部制御ループ関係を提供する。ＰＩステージ１４２は、ゲインパラメータＫｐおよび積分パラメータＫＩの両方を適用する。なお、Ｖドループブロック１６０Ｂを介して供給される三相ＲＭＳ値は、ＲＭＳ基準値１１４と比較されるので、三相ＲＭＳの大きさのフィードバック関係は個々の位相ごとの大きさのフィードバック関係よりも優先されることに留意されたい。
【００４０】
図２Ａは、例示的な実施形態において、図１のファームウェアがどのようにハードウェア要素と組み合わされるかを示している。指令出力１０１は、この場合は電力パケット交換アーキテクチャコンバータとして示される電力コンバータ２０２に提供される。このような電力コンバータはそれぞれ、それ自体、例えばディーゼルまたはターボファン発電機、バッテリ、もしくは太陽、水力、または風力エネルギーのような何らかの電源に接続されるが、ここでは明確にするためにこれらの電源は示されていない。コンバータの出力ライン（この例では３つ）は、ブロック２０４によってフィルタがかけられ、それから負荷２９９を供給する。電圧検出ユニット２１４および電流検出ユニット２１２は、電圧フィードバック信号１０７および電流フィードバック信号１０５を提供する。
【００４１】
図２Ｂは、図１および図２Ａに見られるリミッタブロック１０２の実装例を示している。
図２Ｃは、図１および図２Ａに見られるＲＭＳ計算ブロック１１０の実装例を示している。これは電圧平衡機能も提供する。
【００４２】
図２Ｄは、図１および図２Ａに見られるドループステージ１６０の実装例を示している。
図３は、完全なマイクログリッドを形成するための、その動作が前述の図に示されているシステムコントローラ３０２と複数の電力コンバータ／電源ユニット２０２、及び電源ライン３２０との組み合わせの仕方の例を示している。電源ライン３２０は、ここではまとめて単一ユニット２９９として表される要素によって負荷がかけられている。（実際には、様々なタイプのたくさんのユニットが、通常、供給ライン３２０に接続される。）ブレーカおよび降圧トランスは、通常、負荷のサブドメインを定義するが、これらのサブドメインの管理はここで説明する動作に特に関係しない。
【００４３】
図４Ａは、様々な負荷タイプが連続的に追加される際に、図１〜図２Ｄに示すようなコントローラによって運転される電力コンバータの動作を示す５ラインプロットである。グラフ化された値は、周波数、ＲＭＳ電圧およびＲＭＳ電流、単脚出力電圧、および中性電流を含む。無負荷状態（ステージ４０１）から順に、モータ始動（ステージ４０２）、平衡負荷の追加（ステージ４０３）、不平衡負荷の追加（ステージ ４０４）、三相ダイオード負荷の追加（ステージ ４０５）、単相ダイオードの追加（ステージ ４０６）が見られる。
【００４４】
図４Ｂは、位相ごとの電圧および電流のグラフであり、電力コンバータがどのように高調波電流に応答するかを示している。比例コントローラの高調波性能はゲイン項によって決定されることに留意されたい。より多くのゲインはよりよい性能を意味する。しかしながら、より多くのゲインにより安定性のマージンはより少なくなる。
【００４５】
図４Ｃは、回生からの移行中のコンバータの動作を示している。グラフ化された値には、周波数、ＲＭＳ電圧およびＲＭＳ電流、および単脚出力電流が含まれる。無負荷状態（ステージ４０１）から順に、モータからの回生（ステージ４３２）、平衡負荷の追加（ステージ４３３）不平衡負荷の追加（ステージ４３４）、三相ダイオード負荷の追加（ステージ４３５）、単相ダイオード負荷の追加（ステージ４３６）が見られる。
【００４６】
図４Ｄは、様々な負荷タイプ下でのコンバータの動作を示す図４Ｃのステージ４３２および４３３の一部に対応する拡張された時間スケールにおける、回生から負荷状態への移行の詳細図である。
【００４７】
図４Ｅは、周波数および電圧のプロットであり、図１〜図２Ｄに示されるようなコントローラでそれぞれが運転される２つの別個の並列電力コンバータが、異なる周波数設定点から開始しても、集束する方法を示している。なお、これは図３に示すようなシステムコントローラによる介入なしでも起きる。しかしながら、図４Ｆは、このような周波数設定値の不一致が非対称的な分担につながる可能性があることを示している。コンバータ番号１のＡ相の電流は１００Ａより十分に小さいのに対して、コンバータ番号２のＡ相の電流は１００Ａより十分に大きいことがわかる。
【００４８】
図５は、本明細書で教示される正弦波電流制限と従来のハード電流制限との違いを示している。
図６Ａ〜図６Ｄは、本明細書で説明されるように実装された電圧平衡化が、単相または二相過負荷に対する適切な補償を可能にする方法を示している。
【００４９】
図７Ａおよび図７Ｂは、マイクログリッド上の非常に大きなモータのライン始動による過電流からの迅速な回復を可能にするための、加速された周波数ドループの好ましい使用方法を示している。
【００５０】
図８Ａ〜８Ｃは、本明細書で説明されるような制御パラメータの変更によって、追加のコンバータがアイランド型システムに加わるときに、過渡的不安定さの持続時間がどのように減少するかを示している。
【００５１】
図９は、ハードウェア構成要素を含む電力パケット交換アーキテクチャ電力コンバータの一例を示している。ハードウェア要素３０２におけるスイッチ作動の制御は、この例では、（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイとして実装される）ハードウェアコントローラ３０４によって、上述した制御回路から受信した出力指令１０１に従って実行される（その回路の設定点は、マイクログリッドシステムコントローラ３０２によってアクセス可能であり、変更可能であるのが好ましい。）。
【００５２】
この例は、入力ポートと出力ポートの両方に３つの位相脚を備えたＰＰＳＡ電力コンバータである。このような構成は、例えば、三相ディーゼル発電機が局所電源である場合に使用される。しかしながら、コンバータがバッテリに接続されている場合、この図の左側の位相脚の１つは不要であり、ＤＣポートを備えたより簡単なコンバータ構成を使用することができる。
【００５３】
［ＡＣ電圧の比例制御によるマイクログリッドアーキテクチャ（ＩＰＣ−２７６］］
本出願は、他の技術革新の中でも、１つ以上の電力コンバータを介してマクログリッドに電力が供給されるマイクログリッドアーキテクチャを教示する。電力コンバータは、内部ループが比例制御ループである制御アーキテクチャを使用して制御される。比例制御ループは、直接ＡＤ電圧波形（およびコンバータの出力端子に存在する追加の高調波成分）を用いて動作することができる。比例コントローラに固有のオフセット誤差を克服するために、ＲＭＳ電圧補償ループを比例制御ループの周りに配置する。ＲＭＳ電圧補償ループは、積分を含み、必要に応じて「ＰＩ」（比例／積分）または「ＰＩＤ」（比例／積分／微分）ループとすることができる。電圧補償ループの積分結果は基準ＲＭＳ値に加算されてＲＭＳ指令値が作成され、その後、ＲＭＳ指令値は比例コントローラで使用されるためにＡＣ波形に変換される。
【００５４】
さらなる革新的な特徴は、ＲＭＳ電圧補償方式が個々の位相それぞれに独立して適用されることである。これにより、不平衡な出力電圧を発生させることなく、不平衡負荷をマイクログリッドに接続することができる。
【００５５】
［合成電流制限（ＩＰＣ−２８１）］
マイクログリッドを実装する際、過度の負荷がマイクログリッドを駆動するコンバータの銘板定格電力／定格電流を超えないことを保証するために、電流制限を使用しなければならない。単純な瞬時電流制限を個々のライン間位相ペアに適用することができる。しかしながら、これにより、ライン電流の非対称的な減少、ひいてはピーク電流間隔での歪み（クリッピング）が引き起こされる可能性がある。
【００５６】
そのような歪みを防ぐために、合成ＲＭＳ電流制限を適用できる。これを行うために、３つの位相すべてに関連するＲＭＳ電流が評価される。合成ＲＭＳ電流が合成ＲＭＳ電流制限閾値を超える場合、合成ＲＭＳ電流で割った合成ＲＭＳ電流制限閾値と等しいスケーリング係数によって、３つすべての相電流が比例制限される。この結果、様々なライン電流は対称的に減少し、マイクログリッド内でのライン電圧の歪みは最小限になる。
【００５７】
一旦合成電流制限が適用されると、瞬時電流制限を適用して銘板定格電力／定格電流の既にある制約を満たすことができる。平衡負荷を持つシステムでは、合成ＲＭＳ電流制限閾値は、これらの制約に対する適合性を保証するために名目上設定され、それ以上の電流制限（クリッピング）は不要である。しかしながら、負荷が不平衡なシステムでは、単純な瞬時電流制限の適用が必要な場合があり、極端に不平衡な負荷を有する個々のライン電流のクリッピングが起きることがある。
【００５８】
上述に対する任意の修正は、改善をもたらすと考えられ、上述のクリッピング機能の前に単相ＲＭＳ電流制限をさらに適用することにより、クリッピングを過渡的応答時間内に限定することができる。これを行うために、単相ＲＭＳ電流が評価される。単相ＲＭＳ電流が単相電流ＲＭＳ制限閾値を超える場合、関連する個々のライン電流は、単相ＲＭＳ電流で割った単相ＲＭＳ電流制限閾値と等しいスケーリング係数によって制限される。この結果、マイクログリッド内の正弦波ライン電圧の歪みを最小限に抑えながら、個々のライン電流を対称的に減少させることができる。
【００５９】
これらの技術の完全な適用は以下のとおりである。
ステージ１-三相合成ＲＭＳ電流制限を３つすべての位相に適用する。
ステージ２-単相ＲＭＳ電流制限を各位相に個別に適用する。
【００６０】
ステージ３-個々の電流の瞬時電流制限（クリッピング）。
このプロセスを非常に簡単に図解すると以下のとおりになる。 
ＩＣＭＤ-＞ステージ１-＞ステージ２-＞ステージ３-＞ＩＥＦＦＷ
ここで、ＩＣＭＤは指令電流、ＩＥＦＦは合成電流制限後の実効電流である。
【００６１】
［電圧平衡化］
個々の出力位相が電流制限されている場合、相電圧は低下する。この電圧低下は、制限電流に比例し、制限電流と負荷インピーダンスとの積は電流が制限された位相の出力電圧となる。これは、通常、開示されたマイクロコントローラのさらに別の革新的な態様を使用して管理される。
【００６２】
電圧平衡化は、個々の位相の過電流の間、マイクログリッドの三相電圧間の平衡（同じ大きさ）を維持する制御手順を使用する。
過電流事象（障害、過負荷）の間、個々の位相は電流制限に入り、電流が制限された位相に電圧低下をもたらす。
【００６３】
電圧平衡化は、３つすべての相電圧が再び同じ（平衡）になるように、残りの位相の相電圧を低下（減少）させる。ただし、新しい平衡した大きさは元の平衡した大きさと同じではない。
【００６４】
まず、単相電流の制限において使用されるスカラー比を使用して、指令されたＲＭＳ電圧を制限する。同じ比率を適用する。例えば、位相Ａの電流が指令値の６０％に制限された場合、三相実効電圧をその値の６０％に制限する。これにより、コントローラによって定められる電圧を３つすべての位相で得られることが保証される。
【００６５】
単相ＲＭＳ電圧フィードバック信号は互いに比較される。２つの最大電圧は、フィードバック項が測定された位相と最小の（電流制限された）位相との差だけ増加するように、増大する。このフィードバック項の増加は、３つの位相間の誤差をゼロにするのに十分なほど大きくなるまで時間の経過と共に積分され、その後、積分プロセスが停止する。この時点で、相電圧は平衡化される。
【００６６】
図６Ａ〜図６Ｄは、本明細書に記載の電圧平衡化の影響を示している。
図６Ａは、電圧平衡化による単相過負荷の影響を示している。対照的に、図６Ｂは電圧平衡化を行わないこの状態の影響を示している。
【００６７】
図６Ｃは、電圧平衡化による二相過負荷の影響を示している。対照的に、図６Ｄは電圧平衡化を行わないこの状態の影響を示している。
［利点］
電圧平衡化は、三相すべてに接続された負荷が平衡入力で動作することを保証する。
【００６８】
これは、電圧低下により課される動作上の制限を克服することができるため、受動的電力電子負荷と比較した場合、能動的電力電子コンバータを有する負荷に特に有利である。
三相モータもまた、適切な界磁の励磁および回転を維持するために平衡負荷として動作するように意図されているため、恩恵を受けることができる。
【００６９】
当然の注意点としては、過負荷が十分に厳しく、対応する電圧が十分に深く落ち込むと、利用可能な入力エネルギーの不足により、モータはライン周波数と同期しなくなる可能性があるということである。
【００７０】
［正弦波電流制限］
電流制限は、従来、指令信号のすべての閉ループ処理が完了した後、信号がＡＣ量に変換される前に実行される。
【００７１】
理想的な電力マイクログリッドコントローラの重要な構成要素は、正弦波量を用いて動作する能力である。本出願は、このことが正弦波電流制限の使用と相乗的に結合することを教示する。
【００７２】
正弦波電流制限は、ＤＣ量の代わりにＡＣ量（正弦波）に作用する過電流保護手順である。
これは、ＤＣ波形ではなくＡＣ波形に作用するために、理想的な電力マイクログリッドコントローラにおいて特に相乗的で有利である。
【００７３】
従来の制限は単純である。入力値が制限を超える場合、出力が制限値になる。この種の方式を正弦波に使用することで、正弦波の上部が切り捨てられ、正弦波の「側部」をそのまま残した台形波形が作成される。これはもはや純粋な正弦波ではないため、高調波および／またはノイズが存在する。
【００７４】
本出願は、他の技術革新の中でも、正弦波電流制限が正弦波のすべての部分に等しく適用され、コンバータの出力上に台形波形の代わりに電流制限された正弦波を作成することを教示する。
【００７５】
正弦波電流制限は、指令電流およびＲＭＳ制限を使用することによって生成され得ることがわかっている。３つすべての位相の指令電流は瞬時の三相ＲＭＳ電流および単相ＲＭＳ電流に変換される。
【００７６】
その後、ＲＭＳ電流制限が、ＲＭＳ電流で除算される。すべての比が１以上であれば制限は発生しない。比が１未満の場合、３つすべての指令電流にこの比が乗算される。
その後、同様のスケーリングが別個の位相に対して実行される。位相ｎの電流の大きさに対する制限が１未満である場合、その位相の指令電流にこの比が乗算される。
【００７７】
単相制限よりも三相制限が優先される。この実装では、単相ＲＭＳ電流の大きさが三相ＲＭＳ電流より２％大きくなるまで単相制限は設定されない。
一旦選択されると、三相ＲＭＳ電流は三相電流制限に移行するために単相値を５％超えなければならない。
【００７８】
三相電流が制限されている間に単相ＲＭＳ電流が三相ＲＭＳ電流を５％超えると、電流制限は単相電流制限に移行する。
両方の場合において、制限停止への移行は、指令電流の大きさが、制限電流よりも小さくなることによって引き起こされる。この例では、「ロックアウト」期間または「ホールドオン」タイマーはない。しかしながら、与えられたヒステリシス値は調整可能であり、例として使用されるだけである。また、１％設定閾値および２％解除閾値、または設定閾値が解除閾値未満であり両方とも大きさが１００％未満である他の任意の数値の組み合わせで実装することは完全に可能である。
【００７９】
三相および単相の正弦波制限のどちらも、２段階プロセスにおける絶対制限で拡大される。絶対制限は波形のクリッピングを招くが短期間では過電流を防止する。
正弦波電流制限間の移行中に絶対制限を設定する可能性がある。
【００８０】
三相制限が非作動で、且つ、単相過負荷が、三相ＲＭＳ値を上回る設定の２％閾値を超えるのに十分なほど大きくない軽い単相過負荷中に、設定する可能性もある。
結果として生じる歪みは、軽い過負荷状態のため最小限である。
【００８１】
正弦波電流制限は、出力電圧波形品質を維持するという利点がある。
この制御手順は応答が速く、３つすべての出力位相にわたって複数の過負荷状態に対する安定した動作を提供する。
【００８２】
第２段階として絶対制限を使用すると、すべての過負荷が確実に捕捉されるが正弦波電流制限が強調される。
［加速されたドループ］
ライン始動モータは、公益ネットワークにとっての課題である。モータがライン電圧から始動されるときの「突入」電流は、銘板値を５倍以上超える可能性がある。さらに、これらの突入電流はほぼ純粋に反応性である。高電流状態は１秒以上持続することがある。
【００８３】
従来の誘導モータコントローラ（ＶＦＤ）は、より効率的なモータ制御のために、通常、周波数に対して電圧を変化させる。一旦モータが期待される速度に達すると、同期したモータ速度は励起周波数（または、別々に励起されない小さなモータについては、わずかなずれ量をひいたライン周波数）に直接関係する。
【００８４】
本出願は、マイクログリッドの公称電流能力を超えるマイクログリッド上のモータ始動を可能にする進歩した運転方法（本明細書では、「スーパードループ」と称される）を備えたマイクログリッドアーキテクチャを教示する。
【００８５】
スーパードループは、コンバータによって内部的に計算された有効電力に対する無効電力の比が１を超えたときに開始される。これは、モータ始動の指示となり得るとともに、三相の障害がスーパードループ動作を持続的に可能にすることをロックアウトする。
【００８６】
スーパードループは、電流制限に応答して周波数をドループすることによって電流制限に固有の電圧低下に作用する。なお、公称周波数ドループは、有効電力についてドループするが、有効電力はライン始動したモータの主要成分でないために、適用することができないことに留意されたい（ライン始動したモータは、主に無効動力を消費する。）。
【００８７】
「スーパードループ」の欠点は、マクログリッド上の機器の平衡が周波数および電圧低下を被ることである。しかしながら、これは一般的に、マイクログリッドネットワークの崩壊よりも好ましい。
【００８８】
スーパードループモータ始動は２段階プロセスである。第１段階の目標はモータをより低い周波数でマイクログリッドと同期させることである。
この間、マイクログリッドの周波数は、電流制限の量に正比例してドループされるのが好ましい。すなわち、正弦波制限が８０％（出力が指令の８０％）である場合、（この例においては）マイクログリッド周波数設定値は公称値の８０％に設定される。
【００８９】
電圧指令は、電圧が過電流制限により低下しているのでドループしない。
モータがマイクログリッド周波数との同期に近づくと、無効電力対実電力比がシフトし、電流制限が三相制限から個々の位相制限に移行する。この時点で、コントローラは周波数回復プロセスを開始し、マイクログリッドの公称動作点まで確実に周波数を上昇させる。この移行期間の間、マイクログリッドは電流制限されなくなり、マイクログリッドコントローラは、正常な動作に移行し、接続された負荷に対して周波数および電圧の両方をドループさせる。
【００９０】
（「ＶＦＤ」として知られている）高精度なモータ制御ユニットは、始動時のモータ制御をより効率的にするために、一定のＶ／Ｈｚ比で周波数に対して電圧を変化させる。本明細書に記載されたアーキテクチャは、やや類似する利点と共に、周波数および電圧の同期ドループをもたらす。もちろん、マイクログリッド上の機器の平衡は周波数および電圧低下を被る。しかしながら、許容されれば、これは、より悪い結果、すなわちマイクログリッドネットワークの最終的な崩壊を回避するのに役立つ。
【００９１】
この加速されたドループ動作は、有利なことに、そうでなければ始動できるモータよりも大きなモータをマイクログリッドコントローラに始動させることを可能にする。
この加速ドループ動作はまた、有利なことに、マイクログリッド上のモータの始動時間をより早くすることができる。
【００９２】
この加速ドループ動作はまた、有利なことに、そのような始動時間中、ネットワーク上の乱れを遮断できる。
マイクログリッド上の他の負荷への影響は、ドループに制限を課すことによって制限することができる。例えば、最小電圧は、現在、銘板の６０％に保持されている。例えば、４８０Ｖ  ６０Ｈｚシステムの場合、これは３６Ｈｚで２８８Ｖである。これにより、抵抗性負荷への電力はほぼ３分の２に減少する。
【００９３】
１５０Ａコンバータの場合、この制限は、３５Ａ〜５０Ａの銘板定格を有するモータの始動を可能にする。対照的に、通常の余裕を持った期待される制限は、２１Ａ〜３０Ａである。これは著しい改善である。
【００９４】
より極端なドループが技術的に実現可能であり、追加の始動能力を可能にする一方で、マイクログリッドにすでに接続されている他の機器の動作を損なう。
必ずしもすべてではないいくつかの実施形態によれば、マイクログリッドを運転する方法が提供され、該方法は、時間に対する正弦波の依存性を有し変化する基準値に対する電力コンバータの出力を測定することと、測定工程に応じて、積分成分を含まない純比例制御関係を使用してコンバータに対する第１出力指令を生成することと、追加の制御関係を使用して、測定された電気値の大きさに基づいて出力指令を調整してオフセット誤差を除去することにより、各位相に対する調整された出力指令を生成することと、測定工程が過電流値を示す場合に、時間に対する正弦波依存性を有し変化する値に電流を制限する電流制限運転を開始することと、１つまたは２つの位相が障害状態を示す場合、その他の位相の調整された出力指令を減少させることにより、異なる位相の平衡を回復させることと、調整された出力指令を制御入力としてコンバータに送ることと、を備える。
【００９５】
必ずしもすべてではないいくつかの実施形態によれば、電力コンバータを運転する方法が提供され、該方法は、時間に対する正弦波依存性を有し変化する基準値に対するコンバータの出力を測定することと、測定工程に応じて、積分成分を含まない純比例制御関係を使用してコンバータに対する第１出力指令を生成することと、追加の制御関係を使用して、測定された電気値の大きさに基づいて出力指令を調整してオフセット誤差を除去することにより、調整された出力指令を生成することと、調整された出力指令をコンバータに送ることと、を備える。
【００９６】
必ずしもすべてではないいくつかの実施形態によれば、電力コンバータを運転する方法が提供され、該方法は、電圧および／または電流フィードバックに応じて電力出力を制御することを備え、電力出力は、コンバータに対する出力指令を提供する、積分成分を含まない比例制御関係によって最低レベルで制御され、積分項を含む追加の制御関係が出力指令を調整してオフセット誤差を除去する。
【００９７】
必ずしもすべてではないいくつかの実施形態によれば、電力コンバータを運転する方法が提供され、該方法は、時間に対する正弦波依存性を有し変化する基準値に対するコンバータの少なくとも１つの出力を測定することと、測定工程が過電流値を示す場合に電流制限運転を開始する一方で、測定工程に部分的に基づいてコンバータの運転を制御することとを備え、電流制限運転は、時間に対する正弦波依存性を有し変化する値に電流を制限する。
【００９８】
必ずしもすべてではないいくつかの実施形態によれば、マイクログリッドを運転する方法が提供され、該方法は、個々の位相の瞬時出力測定値と時間に対する正弦波依存性を有し変化する基準値との差を用いて、マイクログリッドに電力を供給する少なくとも１つの電力コンバータに送信するための指令値を生成することと、測定出力と指令出力の値の比較を用いて指令値を修正することにより、修正された指令値を生成することと、修正された指令値に部分的に基づいて電力コンバータの運転を制御することと、を備え、さらに、１つまたは２つの位相が障害状態を示す場合に、その他の位相の指令電圧を下げることにより異なる位相の平衡を回復させる平衡化運転を備える。
【００９９】
必ずしもすべてではないいくつかの実施形態によれば、複数の電源および少なくとも１つの電力コンバータを使用してマイクログリッドを運転する方法が提供され、該方法は、第１電源からマイクログリッドを運転することと、第１電源が動力を転送し続ける一方で、第２電源からマイクログリッドへ動力を転送し始めることと、を備え、第１および第２電源は共に、少なくとも第１および第２制御ループ関係を含む上位コントローラから送信される出力指令に基づいて運転され、第１および第２制御ループ関係のための初期パラメータは、第１および第２制御ループ関係の運転のためではないとしても、電力伝達要素に過電圧を出力させる値に設定される。
【０１００】
必ずしもすべてではないいくつかの実施形態によれば、電力コンバータを使用してマイクログリッドを運転する方法が提供され、該方法は、ａ）局所電力ネットワークで観測された無効電力負荷を用いて、過渡的に電力コンバータに過負荷をかけたライン始動突入電流の開始を自動的に検出する行為と、ｂ）自動検出動作がライン始動突入電流を検出したときに、他の制御関係とは無関係に、マイクログリッドに供給される動力の周波数を直ちにおよび一時的に最小許容値まで低下させてモータの同期を加速させて安定動作に戻す行為と、ｃ）電力コンバータを正常動作に戻す行為と、を備える。
【０１０１】
必ずしもすべてではないいくつかの実施形態によれば、電力配線と、それぞれが電力配線に電力を供給するように接続された１つ以上の電力コンバータと、前項のいずれかの方法を実行しながら電力コンバータに出力指令を送信するマイクログリッドシステムコントローラと、を備えるマイクログリッドが提供される。
【０１０２】
必ずしもすべてではないいくつかの実施形態によれば、電力配線と、それぞれが電力配線に電力を供給するように接続された複数の電力パケット交換アーキテクチャ電力コンバータと、前項のいずれかの方法を実行しながら電力コンバータに出力指令を送信するマイクログリッドシステムコントローラと、を備えるマイクログリッドが提供される。
【０１０３】
必ずしもすべてではないいくつかの実施形態によれば、電力コンバータおよび電力コンバータによって駆動されるマイクログリッドが提供され、コンバータは、好ましくはＤＣ型信号に変換されることなく、ＡＣ波形上で直接動作する比例コントローラによって制御され、好ましくは比例コントローラの固有の誤差を除去するために電圧補償を使用し、好ましくは、任意の負荷条件下で正常動作を可能にするために、電圧補償において個々の位相ＲＭＳ電圧を使用する。１つまたは２つの位相の不足電圧は、すべての位相の電圧を調整することによって自動的に補償されて平衡を保持する。モータ負荷のライン始動は、自動的に検出され、システムの他の制御関係とは別に周波数ドループが駆動され、できるだけ迅速にライン始動動作を完了する。
【０１０４】
［修正および変形］
当業者によって認識されるように、本出願に記載された革新的な概念は、膨大な範囲の適用にわたって修正および変更されることが可能であり、したがって特許主題の範囲は、与えられた特定の例示的な教示のいずれによっても限定されない。添付の特許請求の範囲の精神および広い範囲内にあるすべての代替物、改変物および変形物を包含することが意図されている。
【０１０５】
一例として、上述した「スーパードループ」法の動作は、より多くのモータがマイクログリッド上で動作しているときに変更することができる。このような変更の一例は、別のモータがすでに動作しているかどうかに応じて最小ドループ値を上げることである。別の例は、スーパードループ動作の開始時に電力周波数の変化に時定数を課すことである。
【０１０６】
本出願の記載のいずれも、特定の要素、工程、または機能が、請求項の範囲に含まれなければならないことを意味するものとして読まれるべきではない。特許主題の範囲は許可された請求項によってのみ定義される。さらに、これらの請求項のいずれも、「のための手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」という正確な言葉の後に分詞が続く場合を除き、米国特許法１１２条第６項を発動させることは意図されていない。
【０１０７】
提出された請求項は可能な限り包括的あることを意図しており、主題は意図的に放棄、献上、遺棄されない。具体的には、特許請求の範囲は、本明細書において実施可能に開示されている限り、本明細書の記載のいずれかの部分によるシステム、方法、装置、および／または構成要素と、各およびすべての新規構造、装置、製造方法、設計方法、使用方法、ビジネスメソッド、または本明細書に開示される他の新規な方法または構造と、本明細書に実施可能に記載された装置、方法および実装のあらゆる相乗的な組み合わせおよび部分的な組み合わせとをカバーする。
【０１０８】
関連分野の当業者であれば、他の発明の概念が上記に直接または推論的に開示されてもよいことを認識するであろう。いかなる発明も放棄されない。
【０１０９】
特許請求の範囲は、とりわけ（および、本明細書において独創的および／または驚異的および／または有利であると示される他の点に加えて、除外されることなく）以下のことが請求されている。
【図１】
2019510460.tif 000003
【図２Ａ】
2019510460.tif 000004
【図２Ｂ】
2019510460.tif 000005
【図２Ｃ】
2019510460.tif 000006
【図２Ｄ】
2019510460.tif 000007
【図３】
2019510460.tif 000008
【図４Ａ】
2019510460.tif 000009
【図４Ｂ】
2019510460.tif 000010
【図４Ｃ】
2019510460.tif 000011
【図４Ｄ】
2019510460.tif 000012
【図４Ｅ】
2019510460.tif 000013
【図４Ｆ】
2019510460.tif 000014
【図５】
2019510460.tif 000015
【図６Ａ】
2019510460.tif 000016
【図６Ｂ】
2019510460.tif 000017
【図６Ｃ】
2019510460.tif 000018
【図６Ｄ】
2019510460.tif 000019
【図７Ａ】
2019510460.tif 000020
【図７Ｂ】
2019510460.tif 000021
【図８Ａ】
2019510460.tif 000022
【図８Ｂ】
2019510460.tif 000023
【図８Ｃ】
2019510460.tif 000024
【図９】
2019510460.tif 000025
【国際調査報告】
2019510460.tif 000026
2019510460.tif 000027